申请日2005.05.12
公开(公告)日2009.09.02
IPC分类号B09B3/00
摘要
本发明属固体废弃物处理及资源化综合利用领域，本发明公开了生活垃圾清洁化处理方法。生活垃圾暂存时，采用除臭剂和微波灭菌相结合的方法杀菌除臭，渗滤液循环处理。分选出的有机物进行高温高压降解处理，杀灭全部微生物，制造出供综合利用的清洁化原料。分选出的塑料同竹木及无机物制成燃料块，供燃气发生炉进行气化处理，提供清洁能源。所产生的飞灰，经稳定化处理后，同炉渣一起制建筑材料。烟气脱硫后循环利用。清洗废水，生活污水经磁强化曝气生物滤池和磁强化化学絮凝滤池联合处理后，水再生循环回用;污泥回收利用。整个处理厂为清洁化处理;不外排污染物。
权利要求书
1.生活垃圾的清洁化处理方法，包括垃圾倾倒、暂存时的恶臭处理;分选后有机物、 无机物的资源化处理;清洁化燃气热能的产生;污水、烟气、尾气、飞灰、炉渣的资源 化处理，都采用清洁化、循环、回收利用的方法，最后达到无剩余物，其特征在于，在 垃圾倾倒、暂存时的恶臭处理中包括微波干燥机进行快速干燥脱水处理;所述垃圾倾倒、 暂存时的恶臭处理，采用酸洗钢板的含酸硫酸亚铁废液做除臭剂;其含酸的浓度为 15%-18%，含Fe+2在5%-8%，在暂存间设除臭剂贮罐和喷头装置，向暂存间的垃圾进行喷 雾处理，喷雾量为垃圾体积的2%-10%，将除臭剂同垃圾渗滤液一起用泵输送到高温高 压的化学降解罐。
2.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理方法，其特征在于，所述分选出的有机 物的资源化处理：分选出的有机物包括厨余、纸、木本及草本类植物、果品皮、核渣、 动物皮毛、皮革、布类的天然纤维、人造纤维、非塑料的化学合成纤维，采用高温高压 的化学催化降解方法处理，温度大于120℃，压力大于0.2MPa，处理时间大于2min， 其中化学催化降解处理方法为化学催化水解、化学催化水解固氨处理，水汽催化热裂解 固氨处理，高温高压催化热解膨化处理，高温高压催化裂解撞击流处理、高温高压电化 学水解固氨处理中的一种。
3.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理方法，其特征在于，所述清洁化燃气 热能的产生为将分选后的塑料、竹木和无机物，经粉碎，配料、混合、加压成型制成燃 料块，无机物包括泥砂、石子、玻璃、陶瓷，燃料块进入燃气发生炉进行热解、气化、 干馏处理，产生粗燃料气，粗燃料气经净化电除尘、电除焦油、水吸收氨中和硫化氢以 及催化剂作用下的脱硫处理，形成硫氢酸铵，其中催化剂为1、4-萘醌-2-磺酸铵，加 量为硫离子总量的1-5倍;在粗燃料气处理过程中，同时吹入空气，空气量为液体量的 1-5倍，回收硫磺和过量氨，产生清洁燃料气;清洁燃料气经余热锅炉清洁燃烧，产生 水蒸气和热空气做为供给燃气发生炉和处理有机物的能源，除尘的飞灰含重金属用5% 的硫化钠以喷雾方式同飞灰进行混合反应使飞灰中的重金属形成硫化物而呈难溶状态 达稳定化，硫化钠加量以纯硫离子计，为重金属总量的1-5倍，焦油掺入燃料块中，做 助燃剂。
4.如权利要求3所述的生活垃圾清洁化处理方法，其特征在于，所述燃料块进入 燃气发生炉进行热解、气化、干馏处理，产生粗燃料气，燃料块尺寸为直径6mm-100mm， 从燃气发生炉炉顶进入，余热锅炉产生的热空气和水蒸汽分别从燃气发生炉炉底部的炉 箅进入，炉灰从燃气发生炉下部排出;燃气发生炉炉内反应温度控制在800℃-1800℃， 压力控制在0.1MPa-4.0MPa，水蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽，其用量为气化燃料块中每 1Kg纯碳，所需饱和蒸汽的量为0.3Kg-0.8Kg。
5.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理方法，其特征在于，所述飞灰、炉渣 资源化处理在于经稳定化处理的飞灰，再同燃气发生炉产生的炉渣混合在一起作为建筑 材料;所用粘合剂为硅酸钠，硅酸钠的模数为10-30，加量为固体部分的10%-30%，改 性剂聚丙烯酰胺加量为硅酸钠的1‰-5‰，固化剂为氟硅酸钠，加量为硅酸钠的5%-30%， 加压成型所需压力为50T/cm2-100T/cm2，固化时间为1h-24h。
6.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理方法，其特征在于，所述污水的资源 化处理：污水的种类有冲洗车辆、设备、容器、地面的污水、生活污水分别进入整个污 水处理装置中的调节池，调节池体积为污水量的4-5倍，调节池出来的水经第一磁化器 处理后，进污泥滤池，污泥滤池体积为污水量的4-7倍，水利负荷为1m3-6m3/(m2·h)， 其中污泥滤池的滤料采用聚苯乙烯泡沫为材质的漂浮滤料，滤层厚2m-5m，粒径为 1mm-5mm，污泥 滤池出水再经第二磁化器处理后，进一级曝气生物滤池，一级曝气生物 滤池出水经第三磁化器后，再进入二级曝气生物滤池，二级曝气生物滤池具体参数完全 同一级曝气生物滤池;采用分子筛富氧曝气方式，分别向污泥滤池、一、二级曝气生物 滤池进行曝气，富氧含量≥90%，曝气量同污水量之比为1-7∶1;运行周期为24h-48h， 反冲洗水量为处理后水量的1%-3%，采用汽水混合的反冲洗方式，空气量为水量的 10%-50%，反冲洗水沉淀浓缩，上清液回调节池，浓缩污泥进污泥滤池;二级曝气生物 滤池的滤料尺寸、滤层厚度同污泥滤池的滤料;二级曝气生物滤池出水加铁、铝、硅三 元共聚无机高分子聚凝剂，加量为80mg/L-200mg/L，泵前混合，经第四磁化器处理后， 进絮凝反应池，停留时间0.3h-1h，进化学絮凝滤池，化学絮凝滤池工艺参数同一、二 级曝气生物滤池，不同之处，不经富氧曝气，水利负荷为5m3-10m3/(m2·h)，化学絮 凝滤池出水用高压静电消毒灭菌器灭菌后，进清水池，污泥滤池中的剩余活性污泥返回 到高温高压化学催化降解罐中，循环利用;第一至第四磁化器磁场强度为1000高斯 -8000高斯，磁场变换次数为3-20次;流速为1m/s-50m/s;高压静电消毒灭菌器的电 压为1万伏-3万伏，电流为直流1毫安-0.001毫安，流速为1m/s-50m/s;整个污水处 理装置为全密封，每个装置设通气孔，接到20m高的排气管，对处理产生的气体高空排 放，污水处理装置周围没有恶臭产生，没有蚊蝇寄生。
7.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理方法，其特征在于，除处理生活垃圾 外，还包括有机固体废弃物，其包括人、牲、禽粪便;以植物、动物为原料加工产品的 工业有机废渣，发酵行业的有机废渣、农业、林业、废弃物和剩余物，污水处理厂的剩 余活性污泥。
说明书
生活垃圾清洁化处理方法
技术领域
本发明属于有机固体废弃物清洁化处理及资源化综合利用领域，特别涉及生活垃圾 清洁化处理方法。
背景技术
目前，国内外生活垃圾处理基本上采用三种方法：焚烧、堆肥、卫生填埋法，还有 第四种方法，就是所谓上述三种或二种方法组合的综合处理法。焚烧法经高温焚烧无害 化较彻底，但产生3%-4%的飞灰含超标二恶英和重金属等危险品废弃物，需二次处理， 二次处理的方法方法有超过1000℃的高温熔融使之玻璃化、塑料熔融包埋、加稳定剂 后的水泥包埋，总之，处理后，需要二次填埋处理，成本很高。焚烧产生15%-20%的灰 渣需填埋处理，或运出厂外，做其它利用。焚烧法产生的烟气含二恶英是强烈致癌物， 需经焚烧炉的二燃室经1200℃的高温，停留时间不低于2S，才能使二恶英分解掉。至 今国内外超标二恶英排放的，焚烧法为数不少。焚烧法还浪费能源，有的采用焚烧发电， 回收电能，但热能中只有30%才转化为电能，70%的热能没有被利用，而浪费掉了。垃 圾中本来有用的资源可以直接回收利用，或处理后回收利用，可焚烧却白白浪费掉了。 焚烧法投资很高，运行成本也很高。
堆肥法，就是用20天-30天时间将垃圾进行堆肥发酵。有好氧堆肥和厌氧堆肥; 还有好氧和厌氧结合的堆肥;有静态堆肥和动态堆肥。总之，就是利用生活垃圾中的自 然微生物进行长时间发酵，产生55℃以上的高温将大多数病害菌和虫卵杀灭，但耐高 温的芽孢杆菌是灭不掉的。经自然微生物生生死死，周而复始的长时间堆肥发酵，耗尽 了垃圾中绝大部分营养物质，只剩下不易再利用的腐殖质和微生物死亡菌体和产生的抑 制性物质即微生物毒素，使微生物不能再继续发酵产热，这就是所谓的稳定化，完成了 堆肥发酵的整个过程。由于垃圾中的易腐有机质大量消耗，变成温室气体挥发，使垃圾 减量到三分之一左右。但其中的重金属不能被微生物分解，挥发，而留在垃圾堆肥中， 使之被浓缩，增量了近三倍左右。堆肥含重金属量高，含微生物毒素高，含不易被杀灭 的有害芽孢杆菌类，不能做农用肥料。长期以来，国内外将垃圾堆肥用做绿化用的营养 土或土壤改良剂。但近年来，美国，欧洲不主张用垃圾堆肥做绿化用的土壤改良剂。为 避免生态风险，只能用做填埋厂的覆盖土。也就是进行填埋处理。堆肥过程中还产生大 量的有毒有害气体，如温室气体和恶臭气体，使蚊蝇大量寄生，环境卫生很差，极易发 生流行性传染病。堆肥易产生可燃气体，CO、H2、CH4，经常发生燃烧和爆炸。
卫生填埋法是堆肥发酵法的另一种形式，其生物学原理同发酵法相似。产生垃圾渗 滤液不易生物降解，需用物化和生化联合处理，运行成本很高。填埋产生易燃沼气经常 发生燃烧，爆炸。填埋法，占用大量土地，浪费土地资源。由于安全考虑，封场后，十 年内除绿化外，不能做任何利用。填埋过程中同堆肥一样，产生大量有毒有害气体，温 室气体和恶臭气体，有大量蚊蝇寄生，易产生流行性传染病。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于为克服以上三种方法的弊端，而采用清洁化的处理 方法，彻底灭菌除臭。在处理过程中，采用清洁化循环处理方法，不产生蚊蝇寄生。采 用资源化、能源物循环回收利用的清洁化处理方法，最后达到、无排放物、无剩余物的 结果。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
生活垃圾清洁化处理方法，包括垃圾倾倒、暂存时的恶臭处理;分选后有机物、无 机物的资源化处理;清洁化燃气热能的产生;污水、烟气、尾气、飞灰、炉渣的资源化 处理，都采用清洁化、循环、回收利用的方法，最后达到无剩余物，其特征在于，在垃 圾倾倒、暂存时的恶臭处理中包括微波干燥机进行快速干燥脱水处理;所述垃圾倾倒、 暂存时的恶臭处理，采用酸洗钢板的含酸硫酸亚铁废液做除臭剂;其含酸的浓度为 15%-18%，含Fe+2在5%-8%，在暂存间设除臭剂贮罐和喷头装置，向暂存间的垃圾进行喷 雾处理，喷雾量为垃圾体积的2%-10%，将除臭剂同垃圾渗滤液一起用泵输送到高温高 压的化学降解罐。
其中垃圾倾倒、暂存时的恶臭处理是：生活垃圾由密封运输车运到处理厂经整车称 量后，经密封通道，进入垃圾倾泄暂存间，再将垃圾用密封车翻斗倾泄至破袋、暂存坑， 倾泄过程中经破袋机破袋后，打开除臭剂喷淋泵，除臭剂经泵压力推出自喷头喷雾，垃 圾中的微生物被除臭剂中的H+和Fe+2所杀灭。除臭剂为机械行业酸洗钢板产生的含硫酸 亚铁的酸性废液，含酸浓度为15%-18%，含Fe+2在5%-8%，喷雾量为垃圾体积的2%-10%。 除臭剂中的Fe+2同产生恶臭的硫化物发生化学反应生成FeS而消除了恶臭。酸性作用使 垃圾的pH达4-5.5，抑制了产生恶臭的绝大部分微生物。此种方法产生的除臭剂剩余物 同垃圾渗滤液一起经泵输送到有机物的高温高压化学催化降解罐中作为催化剂。同时也 达到了以废治废目的。比目前采用的有机除臭剂成本低，比生物滤池除臭节省投资，节 省运行费用。由于除臭后的垃圾含水量较高，影响分选，因此需要经履带或廊道式微波 干燥机快速干燥，脱水;干燥时间为1min-5min。温度为60℃-100℃。由于微波的交变 静电场作用，从垃圾内部产生交变静电场的摩擦生热，对有机物同时也起到降解作用。 快速脱水作用同时也起到进一步消毒灭菌作用。微波干燥机出料端输送到磁性除铁器、 筛选机、人工分选台、风选机、分选出铁、铜、铝回收。
清洁化燃气热能的产生：筛选、风选出的泥砂、石子、玻璃、陶瓷等无机物同分选出的 易燃塑料和竹木，经粉碎、配料后，再加用石灰加水调成石灰浆做粘合剂混合，粘合剂 的加量为易燃物塑料和竹木以及无机物总量的1%-6%，其中无机物不超过总量的 15%-35%。用压力成型机成型，压力为20T/cm3-200T/cm3，燃料块尺寸为直径6mm-100mm。 含水量30%-50%。用余热做热源的干燥机，将燃料块干燥成含水量≤30%，进入燃气发 生炉，进行热解、气化、干馏处理，产生粗燃料气。燃料块从燃气发生炉上顶部进入， 热空气和水蒸汽分别从燃气发生炉炉底部炉算进入，燃料气从燃气发生炉上部出去，炉 灰渣从燃气发生炉的炉底部排出。炉体外做夹层通水冷却产生的热水或蒸汽进余热锅 炉。粗燃料气经电捕集器分别净化电除尘飞、电除焦油，这是成熟公开技术。粗燃料气 净化最后用水吸收本身产生的NH3，它同硫化氢发生中和反应，生成硫氢化铵再添加1、 4-萘醌-2-磺酸铵作催化剂，同前者反应重新生成氨水而析出硫。催化剂经鼓空气氧化 再生，重复利用。空气量为液体量的1-5倍。NH3/H2S为0.5-0.9积累多余的NH3水蒸发 浓缩成液氨用于制肥。脱掉的硫回收利用，可加入到肥料中补充中量元素硫。
除尘的飞灰含重金属用5%的硫化钠处理，加量以硫离子计，为重金属总量的1-5 倍，使硫化钠同飞灰中的重金属反应生成重金属的硫化物，难溶于水而处于稳定态。净 化后的燃料气主要含易燃的CO和H2，CH4少量，进入余热锅炉进行燃烧，燃烧产生热空 气和过热蒸汽或饱和蒸汽，再用于燃气发生炉做为热源和汽化剂。热空气温度为150℃ -800℃，过热蒸汽温度为150℃-450℃，燃气发生炉温度控制在800℃-1800℃，压力控 制在0.1MPa-4.0MPa，水蒸汽用量为燃料块中每1Kg纯碳需要饱和蒸汽为0.3Kg-0.8Kg， 如用过热蒸汽为0.2Kg-0.6Kg。过热蒸汽和热空气的另一部分用于高温高压的化学催化 降解罐中;过热蒸汽压力为0.3MPa-2.0MPa，温度为120℃-400℃，使有机物大分子降 解成小分子再经分子重排，发生，美拉德反应而固氨，达到化学稳定化。处理后的清洁 物料，无恶臭，只有焦糊或咖啡式香味;可做为有机氮肥，有机氮复合肥;可做为纤维 饲料;还可做为人造板;水泥、混凝土激发、增强剂;生态颜料等多方面用途。
化学催化降解处理方法包括化学催化水解处理、化学催化水解固氨处理、水汽催化 裂解固氨处理、高温高压催化热解膨化处理、高温高压催化热裂解撞击流处理、高温高 压电化学催化水解固氨处理等。化学催化降解发生的尾气，含甲酸、乙酸，用石灰中和 成甲酸钙、乙酸钙可回收利用。具体见发明专利：“一种高养分复合肥及其生产方法” 专利号2L961.20682.9，申请发明专利：“生活垃圾的化学稳定化处理技术”专利申请 号：200510025613.1。
燃料气净化中用电捕集器分离的焦油掺入到燃料中做为助燃剂。燃料气净化中经稳 定化处理的飞灰和炉灰渣混合在一起做建筑材料：如免烧砖、建筑砌块、地面砖、路边 石。所用粘合剂为硅酸钠，模数为10-30，加量为固体部分的10%-30%，改性剂聚丙烯 酰胺为硅酸钠的1‰-5‰，固化剂为氟硅酸钠，加量为硅酸钠的5%-30%，加压成型所需 压力为50T/cm3-1000T/cm3，固化时间为1h-24h，可代替水泥实现快速固化，不用养生 28天，只需固化5h-12h就可施工应用，节省设备占地面积，提高产量。
垃圾清洁化处理厂所产生的污水，有冲洗车辆、冲洗设备容器、冲洗地面的污水和 生活污水。采用磁场强化曝气生物滤池和磁场强化絮凝池相结合的处理方法，处理到国 家规定的生活杂用水标准，回收利用做为冲洗水，消防用水，绿化用水;产生的污泥输 回到高温高压的化学催化降解罐中循环处理。整个污水处理系统经磁化处理大幅度减轻 了恶臭的产生。整个系统为为密封系统，每个处理设备设有通气孔，用引风机经负压引 自高20m的排气管，高空排放。污水处理系统周围没有恶臭，没有蚊蝇出现。冲洗污水 和生活污水进入调节池均质。经第一磁化器进行磁化处理，然后进污泥滤池，用污泥滤 池代替沉淀池，污泥滤池上部装有采用聚苯乙烯泡沫塑料为材质的飘浮滤料，粒径为 1mm-5mm，滤层厚2m-5m。飘浮滤料上边有穿孔压板，功能是飘浮滤料不能随水带出， 起截留和强制接触絮凝作用。由于污泥微生物浓度高，可耐冲击负荷，污泥滤池同时具 有好氧、兼氧和厌氧三种作用，不仅去除COD、BOD、SS效果好，脱氮，除磷效果也很 好。磁场强化处理;一是增强溶解氧浓度;二是刺激污泥中微生物活性，使之快速繁殖， 增强分解有机物的能力，增强污泥吸附活性，使净化效果提高。污泥滤池水利负荷为 1m3/m2·h-6m3/(m2·h)。污泥令为5天-10天。污泥滤池出水经第二磁化器后，进 一级曝气生物滤池，出水再经第三磁化器后，进入二级曝气生物滤池，二级曝气生物滤 池水利负荷同为1m3/(m2·h)-6m3/(m2·h)。二级曝气生物滤池出水投加铁、铝、 硅三元共聚无机高分子聚凝剂，采取泵前加药、混合的方式经第四磁化器后进絮凝反应 池，停留时间为0.3h-1h，加量为80mg/L-200mg/L，然后进化学絮凝滤池，化学絮凝滤 池水利负荷为5m3-10m3/(m2·h)，经截留吸附、架桥将水净化，其出水用高压静电消 毒灭菌器消毒、灭菌。高压静电消毒灭菌器的高压静电交流变直流：电压为1万伏-3 万伏，电流强度为1毫安-0.001毫安，流速为1m/S-50m/S。出水细菌总数，大肠菌值 皆符合国家规定的杂用水标准，可做为冲洗用水，消防用水，绿化用水。第一、二、三、 四级磁化器磁场强度为1000高斯-8000高斯，磁场变换次数为3-20次;流速为 1m/S-50m/S;曝气采用分子筛富氧曝气机，富氧含量为≥90%，曝气量同污水量之比为 1-7∶1;分别通过污泥滤池、一级和二级曝气生物滤池底部的微孔曝气头向污泥滤池、 一级和二级曝气生物滤池进气。污泥滤池和二级曝气生物滤池运行周期皆为≥48h，滤 料反冲洗时停止进水，降低水位，滤料随之松散开，所含絮凝污泥快速沉淀到池底部， 二级曝气生物滤池用汽、水脉冲方式自下而上冲洗滤料;冲洗水采用处理后水，冲洗水 量很少，为处理后水量的1%-5%。因聚苯乙烯泡沫塑料为疏水，不粘附污泥，反冲洗很 容易。二级曝气生物滤池反冲洗污泥经浓缩池浓缩后，上清液进调节池，浓缩污泥用污 泥泵打入污泥滤池：污泥滤池中的污泥因低负荷运行，会自行分解大部分，剩余活性污 泥用污泥泵输入高温高压的化学催化降解罐中进行循环处理。化学絮凝池运行周期为 24h-48h，反冲洗采用处理后水，冲洗水量及冲洗方式同曝气生物滤池。反冲洗的化学 污泥经浓缩后，上清液进调节池，浓缩污泥用含酸硫酸亚铁废液溶解铁、铝、硅，pH 值控制在3时，进离心机，被溶解的铁、铝、硅上清液进废液贮罐，泥饼即分离絮凝剂 的化学污泥用二种方法循环处理：一是同飞灰、炉渣混在一起做建材材料;二是可进高 温高压的化学催化降解罐中循环处理。
生活垃圾的清洁化处理技术由于对污水、尾气、粗燃料气，废渣都采用清洁化处理， 循环利用，结果无剩余物，没有向厂外排放任何污染物和剩余物。
生活垃圾的清洁化处理技术也适用于对人、畜、禽粪便的处理，适用于农业、林业 的秸秆、剩余物、废弃物处理;适用于以动、植物为原料加工所产生的有机废弃物的处 理;适用于发酵行业产生的有机废弃物的处理，适用于污水处理厂剩余活性污泥的处理。
